JP2004522347A - Antenna having base and conductor track structure - Google Patents
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Abstract
誘電性又は透磁性の基体（１０）及び少なくとも１つの共振導体トラック構体を有し、特に高周波及びマイクロ波レンジでの使用に用立てられ、且つ基体（１０）が少なくとも１つのキャビティ（３０）を具えることで特徴付けられるアンテナにつき記述する。キャビティは基体の主表面に、その基体の輪郭がほぼＵ字状となるように形成するのが好適である。このキャビティは放射効率を高めるだけでなく、アンテナの総重量もかなり低減させる。このようなアンテナのさらなる利点は、高度な小形化、並びに例えばプリント回路板（PCB）上への表面装着（SMD）を可能にすることにある。It has a dielectric or magnetically permeable substrate (10) and at least one resonating conductor track structure, especially adapted for use in the high frequency and microwave ranges, and the substrate (10) has at least one cavity (30). Describes an antenna that is characterized by being equipped. Preferably, the cavity is formed on the main surface of the substrate such that the contour of the substrate is substantially U-shaped. This cavity not only increases the radiation efficiency, but also considerably reduces the total weight of the antenna. A further advantage of such an antenna is that it allows for a high degree of miniaturization as well as, for example, surface mounting (SMD) on a printed circuit board (PCB).
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電性（又は透磁性の）基体及び少なくとも１つの共振導体トラック構体を有し、特に高周波及びマイクロ波レンジでの使用、例えばデュアルバンド又はマルチバンドの移動体電気通信デバイス（セルラー及びコードレスの電話）並びにブルートゥース（Bluetooth）標準規格に従って通信するデバイス用に設計されるアンテナに関するものである。本発明はこのようなアンテナを有する回路板及び電気通信デバイスにも関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特に電気通信技術の分野において、電子部品がかなり小形化するにつれて、受動及び／又は能動電子部品の製造者等のこの分野での活動が活発化している。この場合に、高周波及びマイクロ波技術の分野では、部品の多数の特性がそれらの物理的な寸法に依存することからして、また、周波数が上昇するにつれて信号の波長が短くなり、このために特に反射により信号供給源との干渉を招くことになることからして、電子部品の使用に特別な問題が生じている。
【０００３】
このような問題は、例えば移動体電話のような電子デバイスのアンテナ構造に特に関連し、これは他のあらゆるHF部品よりもその用途に所望される周波数レンジにかなり左右される。これは、アンテナはそれぞれの用途、即ち動作周波数レンジに適合させなければならない共振部品であるからである。一般に、所望情報の伝送用にはワイヤアンテナが用いられる。これらのアンテナでの放射及び受信特性を良好にするには、必ず所定の物理的な長さが必要である。
【０００４】
最適な放射特性は、長さが自由空間内における信号の波長（λ）の半分に相当する所謂λ／２のダイポールアンテナにて得られる。これらの各アンテナは互いに１８０°にわたって回転するλ／４長の２つのワイヤで形成される。しかしながら、これらのダイポールアンテナも多くの用途、特に移動体電気通信（波長はGSM900帯で約32 cmである）にとっては大きすぎ、このことからして別のアンテナ構体を用いなければならない。特に、移動体電気通信の分野に広く用いられているアンテナは所謂λ／４モノポールアンテナである。これは、長さが波長の１／４のワイヤで構成される。このアンテナの放射特性は容認できるものであり、また同時にその物理的な長さ（GSM900帯の場合、約8 cm）も容認することができる。さらに、斯種のアンテナは高インピーダンスで放射帯域幅が広いため、これらのアンテナは比較的大きな帯域幅を必要とするシステムに用いることもできる。最適パワーを５０オームに適合させるために、殆どのλ／２ダイポールアンテナに実際になされているように、斯種のアンテナには受動的な電気的適合化を選定する。この適合化は通常、少なくとも１個のコイルと１個のコンデンサとの組合わせで行なわれ、これにより５０オームとは異なるλ／４のモノポールの入力インピーダンスを、適当な寸法にして接続した５０Ωの部品に適合させる。
【０００５】
斯種のアンテナは広く用いられているけれども、これらのアンテナには依然かなりの欠点がある。これらの欠点は、一方では上述した受動的な適合化回路に見られる。
【０００６】
他方、例えば移動（携帯）電話は通常引き出しワイヤアンテナを装備している。このようなλ／４モノポールアンテナは回路板に直接はんだ付けすることができない。このために、回路板とアンテナとの間の信号伝送用に高価な接点が必要である。
【０００７】
斯種アンテナの他の欠点は、アンテナそのものの機械的な不安定性並びに、この不安定性によりアンテナをハウジングに適合させる必要があることにある。例えば、移動電話を床に落とした場合には、通常アンテナが壊れたり、又はアンテナを引き出せる箇所のハウジングが破損したりする。
【０００８】
これらの欠点をなくすために、１つ又は数個の共振金属構体を誘電定数εrが１よりも大きい誘電性基体の上に設けるアンテナが開発された。誘電性基体内での信号の波長は真空中におけるよりもファクタ１／√εrだけ小さいから、それと同じ値だけ寸法が縮小したアンテナを製造することができる。
【０００９】
これらのアンテナの他の利点は、これらのアンテナを表面装着法（SMD技法）によりプリント回路板の上に直接、即ち、電磁パワーの供給用に追加の固着手段（ピン）を必要とせずに、平面はんだ付けで、（場合によっては、他の部品と一緒に）導体トラックに接触させることにより設けることができることにある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、誘電性（又は透磁性の）基体と少なくとも１つの共振導体トラック構体とを有し、放射特性の点でさらなる改善がなされるアンテナを提供することにある。
【００１１】
さらに、斯種のアンテナは重量をできるだけ軽くし、しかも表面装着法（SMD技法）により、即ち、電磁パワーの供給用に追加の固着手段（ピン）を必要とすることなく、平面はんだ付けで、（場合によっては、他の部品と一緒に）導体トラックに接触させることにより、プリント回路板の上に直接設けることができるようにすべきである。
【００１２】
これらのアンテナは、特に、高周波及びマイクロ波レンジでの使用に適し、できるだけ大きな帯域幅を有し、しかも同調可能で、且つ高度の小形化が可能で、機械的にも特に安定するように構成すべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
斯かる目的を達成するために、本発明は、請求項１に記載したように、誘電性（又は透磁性の）基体及び少なくとも１つの共振導体トラック構体により形成されるアンテナであって、前記基体が少なくとも１つのキャビティを具えるようにしたことを特徴とする。
【００１４】
斯様なキャビティによって、アンテナの放射効率、従ってアンテナの放射特性が著しく高められ、改善されると云う驚くべきことを確かめた。キャビティの形状、寸法、個数に応じて前記放射効率は、キャビティがない場合に比べて約１５％以上に高めることができる。このような解決策による特に有利な点は、アンテナの重量が同時にかなり軽くなることにある。
【００１５】
また、斯様な解決策は、DE 100 49 844.2に記載されているような単一バンドの用途（例えば、GSM 900帯）用並びにGSM 900及びDSC 1800標準規格の周波数レンジ用のデュアル−及びトリプル-バンド用、及びDE 100 49 845.0に記載されているようなブルートゥースシステム用の小形化したマイクロ波アンテナにとって特に有利である。従って、これら刊行物の内容は現状の開示事項として参考までに含められると思える。
【００１６】
なお、Ｕ字状の誘電性基体を有するアンテナはEP 0 923 135及びUS 5,952,972から既知であることに留意すべきである。しかし、これは放射される電磁波の効率を高めるための手段を講じることなく、ただインピーダンスの帯域幅を増やす目的のために整形される基体に関するものである。さらに前記２つの刊行物に開示されているものは、シェル電極を有するアンテナに関するものであり、US 5,952,972には誘電共振アンテナ（DRA）について専ら記載されている。これらのアンテナの動作モードはバルク共振によって決定されるが、質量電極を持たない本発明によるアンテナ（PWA−プリントワイヤアンテナ）の動作モードは基体上の共振導体トラック構体によって規定される。従って、動作原理が互いに基本的に異なるものである。
【００１７】
従属請求項は本発明の他の好適例に関するものである。
【００１８】
請求項２の例は、特に発泡タイプの材料製の基体に関するものであり、この基体には必ずしもキャビティを別に設ける必要はない。
【００１９】
これに対し、請求項３〜５の例は、先ず第１に固形基体のどこを用いて、キャビティを対応するくぼみの形態で取り入れるべきかと云うことに関するものである。
【００２０】
請求項６及び７は、特に高周波及びマイクロ波レンジに使用し得るアンテナに関し、請求項６の例は、特に大きなインピーダンス及び放射帯域幅有するものであり、請求項７の例は同調可能とするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
【００２２】
ここで述べるアンテナは基本的には、共振導体トラック構体が基体上に設けられる、所謂「プリントワイヤアンテナ」（ＰＷＡ）のタイプに属するものである。従って、原則として、これらのアンテナは、マイクロストリップアンテナとは異なり、基体の裏側に基準電位として作用する金属面を持たないワイヤアンテナである。
【００２３】
以下述べる各実施例のものは、ほぼ立方形のブロックによって形成される基体を具えており、そのブロックの高さＤは、その長さＡ又は幅Ｃよりも２〜１０分の１小さい。これに基づいて、それぞれの図に示すような基体１０の下側及び上側面は、以後の説明ではそれぞれ下側（第１）及び上側（第２）主表面１１，１２を示し、これらの面に垂直の面は第１〜第４側面１３〜１６を示すものとする。
【００２４】
基体としては、立方形状以外に、例えば螺旋通路が後続する対応する共振導体トラック構体が上に設けられる、例えば円筒形状のような形状のものを選択することもできる。
【００２５】
基体はポリマ母材にセラミック粉末を埋め込むことにより、εr＞１の誘電定数及び/又はμr＞１の相対透磁率を有するように製造することができる。
【００２６】
特に、図１及び図２のアンテナ１は立方形の誘電性基体１０を具えており、その表面上には共振導体トラック構体がある。
【００２７】
導体トラック構体は、前記２つの引用文献DE 100 49 844.2及びDE 100 49 845.0に記載されているように、基体１０上に設けられる１つ又は数個の金属被覆で形成される。これらの金属被覆は上側主表面１２と、側面１３〜１６のうちの１つ又は数個の面との双方に設けることができる。
【００２８】
導体トラック構体はλ／２√εrの実効長を有し、ここに、λは自由空間内における信号の波長である。導体トラック構体の寸法は、その長さが、アンテナが電磁パワーを放射する波長のほぼ半分に相当するような寸法とする。例えば、アンテナを2400〜2483.5 MHzの周波数範囲内で作動するブルートゥース標準規格にて使用する場合には、自由空間における信号の波長は12.1 cmとなる。基体の誘電定数εrを２０とすれば、１／２波長短くなり、導体トラック構体に必要とされる形状寸法の長さは約13.5 mmに縮小される
【００２９】
基体１０の下側主表面１１には、その全長に亘って、断面がほぼ長方形のチャネル３０として走行しているくぼみ状のキャビティがある。チャネルの幅Bは下側主表面１１に亘って延在し、またその高さHは、チャネル３０を基体１０内に取り入れる深さと同じとする。これにより基体をほぼＵ字状とする。
【００３０】
図２は、上に本発明によるアンテナ１を上に装着するプリント回路板（PCB）４０を示す。このために、はんだスポット（“フットプリント”）を基体の下側主表面上に存在させ、このフットプリントによって基体１０を表面装着（SMD）技法でプリント回路板４０にはんだ付けする。導体トラック構体は、第２主表面１２上の第１平面金属化構体２１と、基体１０の側面１３〜１６に沿って延在する導体トラック２２とによって形成される表面金属被覆とする。導体トラック２２はサプライ端子４５の箇所から出発して、第２側面１３にて終わり、ここで導体トラック２２は第１金属化構体２１に接続される。サプライ端子４５はプリント回路板４０上に存在し、これは放射すべき電磁エネルギーをアンテナ１に供給する。斯種の導体トラック構体を有するアンテナはDE 100 49 844.2に開示されている。
【００３１】
このようなアンテナを実際に実現するに当っては、図１に示すような立方形の基体で、その長さＡが４mmで、幅Ｃが３mmで、高さＤが２mmの基体１０を用いた。
【００３２】
このようなアンテナのチャネルの寸法を各々相違させた６つの例１〜６の放射効率を測定し、これを基体にキャビティがない例０と比較したものを図３に示してある。チャネル３０はいずれの場合にも基体１０の全長に亘って延在させ、且つ導体トラック構体２１，２２は全ての例において同じとした。
【００３３】
個々の例の連続番号０〜６を図３の水平方向の軸に示してあり、また（相対）放射効率、即ち基体にキャビティがないアンテナに対する放射効率を縦軸にパーセントでプロットしてある。
【００３４】
この図３のグラフから極めて明らかなように、全ての実施例１〜６における放射効率は、基体にキャビティがない実施例０に比べて十分に高くなる。
【００３５】
さらに詳しくは、チャネルがない実施例０の場合には42.2 ％の絶対放射効率が得られた。これに対し、断面が1.5×1.5 mm2のチャネルを有する実施例１の場合には、51.2％の絶対放射効率が測定された。実施例２では、チャネルの断面を0.5×0.5 mm2とし、この場合には絶対放射効率が52.6％となった。実施例３のチャネルは、その幅Bを1.0 mmとし、高さHを0.5 mmとした。この場合には、52.8％の放射効率が測定された。実施例４では、チャネルの幅Bを2.0 mm、高さＨを1.0 mmの大きさとした。この場合の放射効率は53.9％となった。実施例５では、チャネルの幅Bを1.0 mm、高さＨを1.5 mmの大きさとした。これによる放射効率は55.9％であった。最後の実施例６では、チャネルの断面を1.0×1.0 mm2とした。この例の場合には、放射効率が最大に増加し、57.2％の放射効率が達成され、これは、基体にキャビティを持たない実施例０の場合における放射効率よりも約15％高い。
【００３６】
さらに、実施例６のアンテナの総重量は実施例０の場合よりも21％軽量化した。
【００３７】
好適例をチャネル状のキャビティにつき説明したが、キャビティは複数個としたり、またその形状を別の形状のものとすることもできる。その選択は、基体の簡単な製造上の観点から行ない、その最も簡単な場合には、下側主表面１１に、アンテナの機械的な安定性が損なわれないように、円筒状の複数個の穴を深さHに設けるようにする。最後に、本発明による効果は、発泡タイプの（誘電性又は透磁性）基体を使用することによっても達成することができる。
【００３８】
図２の変形例として、導体トラック構体は基体１０の第２主表面１２上に設けられる少なくとも第１及び第２導体部分で形成し、これらの部分を実質上蛇行形状に延在させることもできる。この例の利点は特に、基本モードの第１共振周波数と第２共振周波数との周波数間隔を２つの導体部分間の距離を変えることによって基本モードの第１高調波に調整し得ることにある。斯種の導体トラックを有するアンテナについてはDE 100 49 845.0に開示されている。
【００３９】
最後に、基体におけるキャビティの形状及びその固有の特性は、放射すべき電磁波を供給する導体トラック構体のタイプに実質上無関係に選定し得ることに留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明によるアンテナを概略的に示す図である。
【図２】本発明によるアンテナを有するプリント回路板を示す図である。
【図３】様々な例のアンテナの放射効率を示す図である。【Technical field】
[0001]
The present invention comprises a dielectric (or magnetically permeable) substrate and at least one resonant conductor track structure, particularly for use in the high frequency and microwave ranges, such as dual-band or multi-band mobile telecommunication devices (cellular and Cordless phones) as well as antennas designed for devices that communicate according to the Bluetooth standard. The invention also relates to a circuit board and a telecommunication device having such an antenna.
[Background Art]
[0002]
Particularly in the field of telecommunications technology, as electronic components become much smaller, activities in this field, such as manufacturers of passive and / or active electronic components, are increasing. In this case, in the field of high-frequency and microwave technology, the wavelength of the signal becomes shorter, as the frequency increases, since many properties of the components depend on their physical dimensions. In particular, the use of electronic components poses a special problem, since reflections can cause interference with signal sources.
[0003]
Such problems are particularly relevant for the antenna structure of electronic devices such as mobile phones, for example, which are much more dependent on the frequency range desired for the application than on any other HF components. This is because the antenna is a resonating component that must be adapted for each application, ie, operating frequency range. Generally, a wire antenna is used for transmitting desired information. To improve the radiation and reception characteristics of these antennas, a certain physical length is always required.
[0004]
Optimum radiation characteristics are obtained with a so-called λ / 2 dipole antenna whose length corresponds to half the signal wavelength (λ) in free space. Each of these antennas is formed of two wires of λ / 4 length that rotate through 180 ° from each other. However, these dipole antennas are also too large for many applications, especially for mobile telecommunications (the wavelength is about 32 cm in the GSM900 band), which requires the use of a different antenna structure. In particular, an antenna widely used in the field of mobile telecommunications is a so-called λ / 4 monopole antenna. It consists of a wire whose length is 1/4 of the wavelength. The radiation characteristics of this antenna are acceptable, and at the same time its physical length (about 8 cm for the GSM900 band). In addition, because such antennas have high impedance and wide radiation bandwidth, they can also be used in systems requiring relatively large bandwidths. To match the optimum power to 50 ohms, a passive electrical adaptation is chosen for such an antenna, as is practically done for most λ / 2 dipole antennas. This adaptation is usually done with a combination of at least one coil and one capacitor, so that the input impedance of a monopole of .lambda. / 4 different from 50 ohms is connected to a suitably sized 50 .OMEGA. To fit the parts.
[0005]
Although such antennas are widely used, they still have significant drawbacks. These disadvantages are, on the one hand, found in the passive adaptation circuits described above.
[0006]
On the other hand, mobile (mobile) phones, for example, are usually equipped with drawer wire antennas. Such a λ / 4 monopole antenna cannot be soldered directly to a circuit board. This requires expensive contacts for signal transmission between the circuit board and the antenna.
[0007]
Another disadvantage of such an antenna is that the mechanical instability of the antenna itself, as well as the need to adapt the antenna to the housing, due to this instability. For example, when a mobile phone is dropped on the floor, the antenna is usually broken, or the housing where the antenna can be pulled out is broken.
[0008]
To eliminate these drawbacks, antennas have been developed in which one or several resonant metal structures are provided on a dielectric substrate having a dielectric constant ε r greater than one. Since the wavelength of the signal at the dielectric in substrate is smaller by a factor 1 / √ε r than in vacuum, at the same size by the same value can be produced by the antenna reduced.
[0009]
Another advantage of these antennas is that they can be mounted directly on a printed circuit board by surface mounting (SMD technique), ie without the need for additional fastening means (pins) for the supply of electromagnetic power. It can be provided by contacting a conductor track (possibly with other components) by planar soldering.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0010]
It is an object of the present invention to provide an antenna having a dielectric (or magnetically permeable) substrate and at least one resonating conductor track structure, wherein a further improvement in radiation characteristics is achieved.
[0011]
Furthermore, such antennas are as light as possible and yet are surface-mounted (SMD technique), ie, by planar soldering without the need for additional fastening means (pins) for the supply of electromagnetic power. It should be possible to provide it directly on the printed circuit board by contacting the conductor tracks (possibly with other components).
[0012]
These antennas are particularly suitable for use in the high frequency and microwave ranges, have as large a bandwidth as possible, are tunable, can be highly compact, and are particularly mechanically stable. Should.
[Means for Solving the Problems]
[0013]
To this end, the present invention provides an antenna formed by a dielectric (or magnetically permeable) substrate and at least one resonating conductor track structure as claimed in claim 1, wherein the antenna comprises: Has at least one cavity.
[0014]
It has been surprisingly found that such a cavity significantly enhances and improves the radiation efficiency of the antenna and thus the radiation characteristics of the antenna. According to the shape, size and number of the cavities, the radiation efficiency can be increased to about 15% or more as compared with the case without the cavities. A particular advantage of such a solution is that the weight of the antenna is considerably reduced at the same time.
[0015]
Such a solution also provides dual- and triple for single band applications as described in DE 100 49 844.2 (for example the GSM 900 band) and for the frequency range of the GSM 900 and DSC 1800 standards. -It is especially advantageous for miniaturized microwave antennas for bands and for Bluetooth systems as described in DE 100 49 845.0. Accordingly, the content of these publications appears to be incorporated by reference as current disclosures.
[0016]
It should be noted that antennas having a U-shaped dielectric substrate are known from EP 0 923 135 and US 5,952,972. However, this relates to a substrate which is shaped only for the purpose of increasing the impedance bandwidth, without taking measures to increase the efficiency of the emitted electromagnetic waves. Furthermore, what is disclosed in the two publications relates to antennas having shell electrodes, and US Pat. No. 5,952,972 describes exclusively dielectric resonance antennas (DRAs). The mode of operation of these antennas is determined by the bulk resonance, but the mode of operation of the antenna according to the invention without mass electrodes (PWA-printed wire antenna) is defined by the resonant conductor track structure on the substrate. Therefore, the operating principles are basically different from each other.
[0017]
The dependent claims relate to other preferred embodiments of the invention.
[0018]
The example of claim 2 particularly relates to a substrate made of a foam type material, and it is not always necessary to separately provide a cavity in the substrate.
[0019]
In contrast, the examples of claims 3 to 5 relate firstly to which part of the solid substrate is to be used to take up the cavity in the form of a corresponding depression.
[0020]
Claims 6 and 7 relate particularly to antennas which can be used in the high frequency and microwave ranges, the example of claim 6 having a particularly large impedance and radiation bandwidth, the example of claim 7 being tunable. It is.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0021]
The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
[0022]
The antenna described here basically belongs to the so-called "printed wire antenna" (PWA) type in which a resonant conductor track structure is provided on a base. Therefore, in principle, these antennas are wire antennas, unlike microstrip antennas, which do not have a metal surface acting as a reference potential on the back side of the base.
[0023]
Each of the embodiments described below comprises a substrate formed by a substantially cubic block, wherein the height D of the block is 2 to 10 times smaller than its length A or width C. Based on this, the lower and upper surfaces of the substrate 10 as shown in the respective figures indicate the lower (first) and upper (second) main surfaces 11, 12 respectively in the following description, and these surfaces Are perpendicular to the first to fourth side surfaces 13 to 16.
[0024]
In addition to the cubic shape, the substrate can also be of a shape such as, for example, a cylindrical shape, on which a corresponding resonant conductor track structure followed by, for example, a spiral path is provided.
[0025]
The substrate can be manufactured by embedding ceramic powder in a polymer matrix to have a dielectric constant of ε r > 1 and / or a relative magnetic permeability of μ r > 1.
[0026]
In particular, the antenna 1 of FIGS. 1 and 2 comprises a cubic dielectric substrate 10 having a resonant conductor track structure on its surface.
[0027]
The conductor track structure is formed from one or several metallizations provided on the substrate 10, as described in the two cited documents DE 100 49 844.2 and DE 100 49 845.0. These metallizations can be provided both on the upper main surface 12 and on one or several of the sides 13-16.
[0028]
Has an effective length of the conductor track structure is λ / 2√ε r, here, lambda is the wavelength of the signal in free space. The dimensions of the conductor track structure are such that its length corresponds to approximately half the wavelength at which the antenna emits electromagnetic power. For example, if the antenna is used in the Bluetooth standard operating in the frequency range 2400-2483.5 MHz, the signal wavelength in free space would be 12.1 cm. If the dielectric constant ε r of the substrate is 20, the wavelength is shortened by 波長 wavelength, and the length of the shape and dimension required for the conductor track structure is reduced to about 13.5 mm.
The lower major surface 11 of the substrate 10 has a hollow cavity running along its entire length as a channel 30 of substantially rectangular cross section. The width B of the channel extends across the lower major surface 11 and its height H is the same as the depth of the channel 30 into the substrate 10. Thereby, the base is made substantially U-shaped.
[0030]
FIG. 2 shows a printed circuit board (PCB) 40 on which the antenna 1 according to the invention is mounted. To this end, solder spots ("footprints") are present on the lower major surface of the substrate, which solders the substrate 10 to the printed circuit board 40 in a surface mount (SMD) technique. The conductor track structure is a surface metallization formed by a first planar metallization structure 21 on the second major surface 12 and a conductor track 22 extending along sides 13-16 of the substrate 10. The conductor track 22 starts at the supply terminal 45 and ends at the second side 13, where the conductor track 22 is connected to the first metallized structure 21. A supply terminal 45 is present on the printed circuit board 40, which supplies the antenna 1 with electromagnetic energy to be radiated. An antenna having such a conductor track structure is disclosed in DE 100 49 844.2.
[0031]
In actualizing such an antenna, a cubic base as shown in FIG. 1 having a length A of 4 mm, a width C of 3 mm and a height D of 2 mm is used. Was.
[0032]
FIG. 3 shows the radiation efficiencies of six examples 1 to 6 in which the dimensions of the channels of such an antenna were different from each other, and which were compared with those of example 0 in which the substrate had no cavity. The channel 30 extends in each case over the entire length of the substrate 10, and the conductor track structures 21, 22 were the same in all examples.
[0033]
The serial numbers 0-6 of the individual examples are shown on the horizontal axis of FIG. 3 and the (relative) radiation efficiency, ie the radiation efficiency for an antenna without a cavity in the substrate, is plotted on the vertical axis as a percentage.
[0034]
As is clear from the graph of FIG. 3, the radiation efficiency in all of Examples 1 to 6 is sufficiently higher than that of Example 0 in which the substrate has no cavity.
[0035]
More specifically, in Example 0 having no channel, an absolute radiation efficiency of 42.2% was obtained. In contrast, in the case of Example 1 having a cross section of 1.5 × 1.5 mm 2 , an absolute radiation efficiency of 51.2% was measured. In Example 2, the cross section of the channel was 0.5 × 0.5 mm 2, and in this case, the absolute radiation efficiency was 52.6%. The channel of Example 3 had a width B of 1.0 mm and a height H of 0.5 mm. In this case, a radiation efficiency of 52.8% was measured. In Example 4, the width B of the channel was 2.0 mm, and the height H was 1.0 mm. The radiation efficiency in this case was 53.9%. In Example 5, the width B of the channel was 1.0 mm, and the height H was 1.5 mm. The resulting radiation efficiency was 55.9%. In the last example 6, the cross section of the channel was 1.0 × 1.0 mm 2 . In this case, the radiation efficiency is maximized and a radiation efficiency of 57.2% is achieved, which is about 15% higher than in Example 0 without the cavity in the substrate.
[0036]
Further, the total weight of the antenna of the sixth embodiment is 21% lighter than that of the zeroth embodiment.
[0037]
Although the preferred embodiment has been described with reference to a channel-shaped cavity, a plurality of cavities may be used, or the shape may be different. The choice is made from a simple manufacturing point of view of the substrate, and in the simplest case, the lower main surface 11 is provided with a plurality of cylindrical members so as not to impair the mechanical stability of the antenna. Holes are to be provided at depth H. Finally, the effect according to the invention can also be achieved by using foam-type (dielectric or magnetically permeable) substrates.
[0038]
As a modification of FIG. 2, the conductor track structure may be formed by at least first and second conductor portions provided on the second main surface 12 of the base body 10, and these portions may extend in a substantially meandering shape. . The advantage of this example is in particular that the frequency spacing between the first resonance frequency and the second resonance frequency of the fundamental mode can be adjusted to the first harmonic of the fundamental mode by changing the distance between the two conductor parts. An antenna with such a conductor track is disclosed in DE 100 49 845.0.
[0039]
Finally, it should be noted that the shape of the cavity in the substrate and its inherent properties can be chosen substantially independently of the type of conductor track structure supplying the electromagnetic waves to be emitted.
[Brief description of the drawings]
[0040]
1 schematically shows an antenna according to the invention.
FIG. 2 shows a printed circuit board having an antenna according to the present invention.
FIG. 3 shows the radiation efficiency of various example antennas.
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